杨蓉
昆明市第一中学是云南省一级一等高级中学,创建于1905 年,占地200 余亩。近年来,学校先后被評为“全国文明单位”“全国文明校园”“全国教育系统先进单位”“全国中小学科研兴校示范基地”“全国青少年人工智能活动特色单位”“中国青少年机器人竞赛优秀学校”“全国科创筑梦助力双减试点单位”“云南省科普教育示范学校”“昆明市科普教育示范学校”等称号。
自2003 年起,学校坚持每周固定开设“创新机器人”实验课程。经过多年的实践与研究,开发出了适合本校实际,并可推广应用的“创新机器人”系列校本课程“CoSpaceRescue 项目设计”“工程创新机器人设计”和“机器人创意设计”。2016 年,学校成立科技创新中心后,为学生提供了更加充分的机器人学习活动空间,配备了更先进的教学设备,以信息课为依托开展普及性教学,让全体学生能在机器人课程的学习中更充分地实践。20 年间,共计上千名学生参加了“创新机器人”实验课程的专项学习,课程深受学生喜爱、家长支持和社会认可;在各级各类机器人竞赛中,不断有学生取得优异成绩,截至2022 年9 月,共有超过400 人次获奖。同时,学校还通过向分校和地(州)推广机器人实验课程的教学理念与模式,引领云南省更多学校开展好青少年科技教育。
课程的探索与实践历程
“创新机器人”实验课程填补了学校及省市机器人教育过程中缺乏适合本地学生特点的本土化、系统化校本教材与课程的空白,其探索与实践经历了3 个阶段。初步探索阶段(2003—2006 年) 以竞赛为目标开展教学实践,重在探究人工智能基础教育理念,摸索机器人教学的模式与方法。
探索实践阶段(2007—2016 年) 在实践中不断探索符合学生特点的机器人教学方式,制订与完善教学实施方案,通过学生的自主学习、创新创造和协同工作,养成数字化学习与创新的习惯,助力终身学习;通过教授程序设计的基本方法,带领学生掌握逻辑与程序结构;教授各类传感器的工作原理与使用方法,将数学、物理和结构等多领域知识相融合,通过不断探索,总结和提炼出体系化的教学方案,并形成校本课程“CoSpace Rescue 项目设计”。
总结提升与推广阶段(2017 年至今) 依据《新一代人工智能发展规划》和《教育信息化2.0 行动计划》要求,在原有校本课程的基础上继续探索,于2018 年形成“工程创新机器人设计”课程,2022 年形成“机器人创意设计”课程,并通过将课程教学模式向校内其他学科、分校和各地(州)推广的方式,继续探索更为完善的机器人教材与课程。
以递进式项目教学促进学生信息素养的提升
学校“创新机器人”实验课程内容包含了科学、工程、技术和数学等多个学科的知识,学生在教师的引导下,以递进式项目设计形式,通过深度学习、小组协作,运用多种程序语言对机器人进行编程,亲自动手设计并创造出自己的机器人作品或完成预定的项目任务。
以学推赛,以赛促学
学校“创新机器人”实验课程同时针对不同起点、不同能力水平的学生开展,分为初、中、高和竞赛4 个层次,发展不同认知水平学生的综合分析能力与问题解决能力,经过普及教育将能力水平较高的学生选拔出来,开展项目竞赛培训。以赛促学,通过竞赛指导学生将自己的创意转化成完整的项目设计方案并加以实现,提升学生的探究能力和对实施整个项目的掌控能力。这项课程既是基础性、普及性的课程,又是拓展性、提高型的课程,更是适于选拔具有学科潜能学生,为他们提供超水平发展的探索型课程。
开放式教学提升教学层次,解决技术瓶颈
学校引入高校及相关企业的专家与工程师指导教学过程中遇到的技术难题,帮助教师和学生突破技术瓶颈,提升机器人教学的理论高度和问题解决能力。
形成特色教学模式,系列课程推陈出新
“创新机器人”实验课程立足“探模式、促提高、导经验”,因地制宜实现特色化发展,是学校通过科学评估本校实际和学生需求,充分利用本地资源开发出的校本课程,是国家课程的重要补充。课程全面贯彻落实国家、省、市中长期教育改革和发展规划纲要,为进一步深化高中课程改革,丰富学校课程资源,构建了个性化的科技创新中心实验课程体系,推动了学校特色建设。
课程体系推广辐射, 引领发展
“创新机器人”实验课程的教学模式由校内推广到其他学科,大幅提升了学校科普教育水平;推广到分校后,科技创新项目教学工作成绩显著提升;地(州)推广后,带动多地机器人教育项目稳步开展,课程研究成果及推广应用效果良好,学校被授予“全国青少年人工智能活动特色单位”“中国青少年机器人竞赛优秀学校”“全国科创筑梦助力双减试点单位”“云南省科普教育示范学校”和“昆明市科普教育示范学校”等称号;创新机器人实验室被授牌为“昆明市智能机器人教育实验室”“昆明市青少年科学工作室”和“昆明市青少年创新实验室”,为地区机器人教育开拓出了一条可行之路。
未来,学校将不断探索更多机器人教育教学新模式,吸引更多有志于机器人教育的教师组成智囊团,充分发挥教师、学校、地区优势,共同推动课程完善,努力成为云南省机器人教育的“先导区”,带动全省机器人教育高质量发展。